贵州林歹铝土矿深部地下开采防治水研究
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煤矿技术2017年6期︱351︱贵州地区铝土矿的分布及勘察研究梁 军 杨 翼广西壮族自治区第四地质队,广西 南宁 530031摘要:铝资源在我们的生活生产中的应用比较广泛,铝是通过对铝矿土提炼得到的。
贵州是我国的铝矿土分布最大的省份,占据全国的铝资源总量的五分之一。
本文主要是针对贵州地区的铝土矿资源的分布和勘察进行了研究探讨,首先分析了贵州省的铝土矿资源分布的状况,同时阐述了铝土矿的勘察,勘察主要以贵州省的正安县红光坝的铝土矿为例,最后对全文进行了总结。
关键词:贵州;铝土矿;铝土矿勘察;铝土矿分布中图分类号:TD8 文献标识码:B 文章编号:1006-8465(2017)06-0351-01引言 众所周知,我国的铝土矿资源丰富,贵州又是我国铝土矿资源的大省。
但是即便当下的科技发展迅速,在铝土矿开发利用的过程中,依旧会出现勘察程度低,规模小、工期长等一系列的问题。
使得铝矿产资源的开发效率低,最终导致市面上铝资源的供不应求问题。
1 贵州省的铝土矿资源分布的状况 1.1 分布集中 我国的贵州地区的铝土矿资源十分丰富,在我国的铝资源分布中占据着重要的份额,为贵州当地的制铝工业的发展提供了很好的优势。
贵州地区的铝土矿分布集中、资源丰富是贵州地区铝土矿分布的一大特点。
根据相关的调查结果显示,贵州省的铝土矿资源的保有量高达6.0亿吨,其中基础量占据1.2亿吨。
贵州地区的铝土矿分布是比较集中的,主要位于两个地质层中,分别是下石炭九架炉组合中二叠统梁山组。
其中修文、遵义、开阳、清镇等地区的铝土矿存在于下石炭九架炉组中;正安、黄平、道真、务川等地区的铝土矿存在于中二叠统梁山组。
根据对贵州区域的地质检测可以看出最大的铝土矿资源区域当属正道区域,伴随着国家对铝土矿资开发的重视,正道区域也逐渐成为铝土矿资源基地。
1.2 矿床量大在贵州地区,铝土矿资源的大型矿床分布量较大,是铝土矿分布的又一大的特点之一,矿床量的大小直接影响着矿产资源的开发。
铝土矿地下开采“两率”指标控制的探讨摘要:对于贵州省在进行铝土矿地下开采的时候造成的损失程度以及贫困程度较高的问题,以中铝贵州分公司猫场铝框为案例,并根据当前矿山开采的情况,研究铝土矿地下开采损失严重、贫化高的原因,并且针对这些问题制定出合理的铝土矿山两率高的解决措施,这将会对将来改善采出矿石的品质以及达到资源合理利用开发的目标具有一定的意义。
关键词:开采情况;解决措施;资源利用前言金属铝是我国工业发展的重要材料之一,但是由于我们国家对铝资源的需求量逐年上涨,所以,如何正确地开采铝资源成为了人们关注的问题。
从当前我国铝土矿开采的状况来分析,地表浅层的铝土矿已经被挖掘完了,人们开始到地下采取铝土矿,但是因为地下开采比露天开采的困难要多,假如生产工艺和开采技术不恰当,那么就会出现矿产资源严重流失的问题,还会影响将来矿产资源的发展。
所以,如何采用正确的方法采取铝土矿,确保资源能够实现最大利用化成为了当前继续解决的问题。
一、中铝贵州分公司某铝土矿开采的情况在铝土矿被藏在地表的情况下,从安全和资金投入方面思考,在露天开采铝土矿是比较合理的。
中铝贵州分公司区域内的铝土矿山一直都是在露天采矿,因此,没有造成多大的损失,也没有对矿石的质量造成影响。
当前,露天矿区已经完成开采工作,现在已经开始了土地复垦和植被重新种植的整治时期,已经开始使用了地下开采资源的方法。
但是因为岩层比较软,不坚固,这样就会给矿山开采带来了障碍,影响了工人们开采的效率。
公司一直都坚持科技兴矿的科学发展理念,经常研究控制顶板的技术和方法,以及能够防止地表的技术。
现在还在实践和摸索的时期,开采技术方法还没有非常的完善。
二、开采困难的原因(一)顶底板起伏变化大因为地质构造的因素,矿器顶底板在倾斜度和走向上变化都比较大,现场采取的方法也不够准确,工作人员对地质的情况了解不清并且没有超高的技术开采,工作能力不够强,致使掌子面彩幅控制不能符合顶底板起伏变化大的情况。
贵州省红光坝铝土矿水文地质条件分析及涌水量预测作者:***来源:《西部资源》2024年第03期[摘要]在对红光坝铝土矿水文地质分析基础上,通过对泉水和降雨的长期观察,基于频率分析法对矿区涌水量进行预测。
首先,通过对铝土矿水文地质特征进行分析,总结了其特点和存在的问题。
然后,利用相关数据和模型,对涌水量进行预测,并将其与实际情况进行对比。
研究结果表明,水文地质分析结果可以为铝土矿的开采和管理提供重要依据,预测涌水量有助于减少事故风险和提高生产效率。
研究成果可以为相关行业和领域提供指导和参考。
[关键词]铝土矿;水文地质;涌水量预测1 矿区自然地理概况红光坝铝土矿位于乌江流域的西翼,矿区分布多组北北东—南南西褶皱构造,属于芙蓉江水系。
地貌形成主要是由构造剥蚀,其次是构造侵蚀和风化剥蚀所导致的。
地貌格局形成了向斜成山,背斜成谷的特点。
红光坝所属正安县四季降雨充沛,温差较大。
矿区为斜坡地貌,区内主要发育大湾背斜和凤王槽向斜两组大型构造。
总体来看,西部地形较为陡峭,岩体稳定性差。
1.1 地层岩性矿区内主要分布第四系堆积土、二叠系和志留系地层,主要包括梁山组(P2l)炭质页岩,大竹园组(P1d)铝土矿、粘土岩和韩家店群(S1hj)页岩为软质基岩。
吴家坪(P3w)灰岩、泥灰岩,茅口组(P2m)灰岩,栖霞组(P2q)灰岩为硬质岩组。
1.2 地质构造该区构造简单,主要的构造骨架是近于南北向的凤王槽向斜和大湾背斜,和分布在矿区北西角边缘和北东角边缘的F11、F12、F13、F14、F15断裂,都位于陡崖边缘,对岩体有一定的破坏作用,在外力作用下,易诱发崩塌。
具体区域地质构造分布见图1。
2 矿床水文地质特征2.1 区域水文地质特征新模向斜构成芙蓉江与洪渡河的地表分水岭,矿区位于地表分水岭西侧,即大气降水向西径流,形成东高西低,为乌江的一级支流芙蓉江的次一级支流马河的补给区。
大气降水主要通过洼地、漏斗、落水洞一边补给一边径流在矿区中南部矿层出露边缘的水岜岩S14、S15、S16三泉集中排泄,汇集于马河。
贵州省铝土矿资源的合理开发利用探究摘要:贵州省是我国铝土矿资源比较丰富的地区,但是,如今贵州省的铝土矿资源在开发利用过程中出现了“地质勘查程度低、规模小、持续周期长”的现象,这将会导致铝土矿资源的供需发生不平衡。
本文结合实际说明了贵州省铝土矿资源的现状,接着指出了在当前开发利用过程中存在的问题,最后针对以上的分析,总结出合理开发利用铝土矿资源的有效途径。
关键词:铝土矿资源合理开发利用探究1 贵州省铝土矿资源目前的状况铝土矿资源是工业制铝的基本原材料,发展铝工业必须要有十分充足的铝土矿资源来作为最有力的保障。
贵州所蕴含的铝土矿资源丰富,其资源总储量位居我国第三位。
这不仅为贵州省铝工业的良好发展提供了充足的资源,也大大加速了我国铝工业的发展。
目前贵州省铝土资源的状况主要有以下几方面。
(1)铝土资源的储量比较丰富,并且呈集中化分布。
据调查,贵州省的铝土矿资源的保有量为 5.91亿吨,在这个保有量中,它的基础量是1.15亿吨,资源储量是4.76亿吨。
此外,贵州省的铝土矿资源产出主要有两个地质层位:一为下石炭统九架炉组,它主要分布在息烽、清镇、开阳、遵义县以及修文地区,这是贵州省最为重要的铝土矿资源产出层位;二为中二叠统梁山组,它主要是指分布于道真、黄平、务川、凯里以及正安地区,尤其是,务正道区域的铝土矿资源蕴含量大,是贵州省新开发的铝土矿资源出产基地。
(2)铝土矿资源的矿床量大,能够进行大规模开发利用。
贵州省的大中型矿床据统计有29处,占资源产地总数的30.59%,而保有储量都高达5.10亿吨,占据贵州省总量的88.56%。
另外,这些资源都是相对比较集中分布的,这样就使得铝土矿资源的开发利用可以较大规模的进行,从而提高了资源利用的效率。
(3)铝土矿资源的质量比较好,它的伴生矿产也较多。
在贵州省已探明储量的矿区当中,矿石主要是沉积型水硬铝石,Al/Si>4~24,三氧化二铝的含量一般为60%~70%,大多数是Ⅱ~Ⅲ级品质,质量比较好。
一、论述贵州省优势(煤、磷、铝土矿)矿产资源分布特征及开发利用现状1、贵州省优势:地理位置和自然状况地貌贵州省地处云贵高原东部,境内地势西高东低,自中部向北、东、南三面倾斜,平均海拔1100米左右。
贵州高原山地居多,素有“八山一水一分田”之说。
全省地貌可概括分为高原山地、丘陵和盆地三种基本类型,其中92.5%的面积为山地和丘陵。
境内山脉众多,重峦叠峰,绵延纵横,山高谷深。
北部有大娄山,自西向东北斜贯北境,川黔要隘娄山关高1444米;中南部苗岭横亘,主峰雷公山高2178米;东北境有武陵山,由湘蜿蜓入黔,主峰梵净山高2572米;西部高耸乌蒙山,属此山脉的赫章县珠市乡韭菜坪海拔2900.6米,为贵州境内最高点。
黔东南州的黎平县地坪乡水口河出省界处,海拔高程147.8米,为境内最低点。
贵州岩溶地貌发育非常典型。
喀斯特(出露)面积109084平方公里,占全省国土总面积的61.9%,境内岩溶分布范围广泛,形态类型齐全,地域分异明显,构成一种特殊的岩溶生态系统。
气候气候温暖湿润,属亚热带湿润季风气候区。
气温变化小,冬暖夏凉,气候宜人,全省大部分地区年平均气温为15℃左右;从全省看,通常最冷月(1月)平均气温多在3℃-6℃,比同纬度其他地区高,最热月(7月)平均气温一般是22℃-25℃,为典型夏凉地区。
降水较多,雨季明显,阴天多,日照少,境内各地阴天日数一般超过150天,常年相对湿度在70%以上。
受大气环流及地形等影响,贵州气候呈多样性,“一山分四季,十里不同天”。
另外,气候不稳定,灾害性天气种类较多,干旱、秋风、凝冻、冰雹等频度大,对农业生产有一定影响。
自然资源土地资源:全省国土总面积17615247公顷。
其中,农用地15251925公顷,占土地总面积的86.58%;建设用地551847公顷,占土地总面积的3.13%;未利用土地1811448公顷,占土地总面积的10.28%。
根据土地利用变更调查,2007年全省各类土地面积与2006年相比:农用地面积减少16896公顷,减少0.1%;建设用地面积增加5126公顷,增加0.9%;未利用土地面积增加11770公顷,增加0.7%。
贵州林歹铝土矿深部地下开采防治水研究随着我国经济的高速发展,对金属铝的需求日益增加。
铝土矿作为提炼金属铝的原材料,其合理开采和安全生产在国民经济发展中起到举足轻重的作用。
我国铝土矿多属于沉积型矿床,往往与岩溶强烈发育的灰岩共存。
灰岩导水性强且富水性不均,加上断裂等地质构造存在,矿区水文地质条件更加复杂难测。
铝土矿开采一旦与灰岩连通,极易发生严重的突水问题,造成无法挽回的经济损失和人员伤亡事故。
此外,为满足金属铝的社会和市场需求,铝土矿开采日益朝向更深且水文地质条件更复杂区域,这导致我国铝土矿开采过程中面临的突水问题更加严峻,迫切需要开展铝土矿深部开采及其防治水研究。
贵州林歹铝土矿是我国西南地区开采几十年的典型岩溶矿山,设计采用中央竖井开拓系统,规模为15×10<sup>4</sup> t/a。
竖井在掘进至1190m中段马头门时,发生突水淹井事故。
由于突水水源和1190m标高以下的水文地质条件不清,经堵水未成功,被迫在1190m<sup>1</sup>240m区段浇筑砼止水垫止水,1190m标高以下已探明的约167.76×10<sup>4</sup>t铝矿资源无法继续开采。
本文以贵州林歹铝土矿区为研究对象,以岩溶地下水系统为理论指导,以“查明突水水源”和“识别突水通道”为技术支持,广泛收集并研究其地质和水文地质条件,结合地下水动力学,分析矿坑突水机理。
在此基础上,识别矿山延伸开采至1040m中段时的潜在突水威胁,利用底板突水理论、BP网络模型、AHP和GIS联用技术分别评价隔水层安全性、矿区周边水库渗漏,以及岩溶易塌陷区地表水涌入对矿区延伸开采的影响。
最终,提出一套合理的防治水和开拓系统方案,科学回答了“林歹铝土矿1190m中段马头门遭遇突水淹井的突水机理”以及“1190m中段以下矿产资源能否开采和如何开采”的难题。
首先,广泛收集研究区地质、水文地质、矿山开发生产资料,依据地下水系统理论,从不同尺度范围“区域-矿区-竖井”研究地层岩性、地下水系统边界、地形地貌和断裂构造特征等,从不同深度范围“地面-矿层-巷道”研究岩溶发育程度和断裂构造特征等,识别林歹铝土矿深部开采过程中的潜在突水水源,为矿山开拓系统的制定提供了科学依据。
得出如下结论:(1)研究区域可划分为三个水文地质单元系统,分别为站街向斜区水文地质单元系统(Ⅰ)、林歹倒转单斜区水
文地质单元系统(Ⅱ)和中寨-燕龙单斜区水文地质单元系统(Ⅲ);林歹矿区属于第Ⅱ水文地质单元系统,水文地质条件属中等-复杂类型;(2)矿区地下水垂向运动可划分为“四带”,依次为浅层渗透带(I)、季节波动带(II)、饱水带(III)和深循环带(IV),划定矿区岩溶发育下限标高为848m;(3)林歹铝土矿区1190m 中段向下延伸开采,潜在突水威胁包括:间接充水含水层栖霞-茅口组
(P<sub>1</sub>q+P<sub>1</sub>m)溶洞裂隙水、迎燕水库渗漏水、沿易塌陷区新通道灌入矿坑的地表水。
其次,通过巷道编录、建立地下水位观测网及开展抽水试验等,进一步揭示深部开采区岩溶发育方向、程度及规律。
结合矿区水文地质概念模型,分析1190m中段突水机理,识别突水因素。
综合利用水文地质比拟法和稳定流解析法,预测林歹铝土矿区向下延伸现有盲斜井150m(即1040m中段,矿山最低开采中段)的涌水量。
得出如下结论:(1)1190m中段马头门淹井事故的突水机理为竖井突水区段岩溶强烈发育,且位于岩
溶地下水强径流带内;(2)矿区断裂构造主方向为南北方向,发育程度随矿井的加深而逐渐减弱,1190m中段主巷道未揭露断层;(3)在隔水底板不遭受破坏的
情况下,1040m中段正常涌水量为4743.38m<sup>3</sup>/d,最大涌水量为14230.14 m<sup>3</sup>/d。
然后,针对矿山延伸开采的潜在突水水源--间接充水含水层栖霞-茅口组(P<sub>1</sub>q+P<sub>1</sub>m)溶洞裂隙水,基于岩石力学、突水系数和矿压破坏理论,分析其间接隔水底板梁山组(P<sub>1</sub>l)和直接隔水底板摆佐组(C<sub>1</sub>b)隔水岩体的岩性特征、稳定性、力学性质及岩体质量等特征。
研究发现,如果按照传统的方法单独评价矿坑延伸开采至1040m中段时,梁山组弱透水层或摆佐组岩溶弱发育含水层能否作为矿层隔水底板,则梁山组隔水层因厚度薄,岩性承载力弱而遭到破坏,而摆佐组弱透水层因其本身为含水层,也不能作为矿层隔水层。
因此,按照传统评价方法,1190m中段以下的铝矿资源是不适宜开采的,也造
成矿山一直未能制定出有效的防治水方案而接近被迫停产。
通过本研究,提出将两组岩层合并统一为“复合式”隔水底板,评价其在矿区延伸开采至1040m中段时的隔水安全性能。
得出如下结论:(1)目前直接底板摆佐组(C<sub>1</sub>b)和间接充水含水层栖霞-茅口组(P<sub>1</sub>q+P<sub>1</sub>m)水位与1963年原始水位相比,水位下降值分别为123.26m和3.86m,表明梁山组
(P<sub>1</sub>l)岩体目前仍具有隔水能力;(2)当延伸盲斜井开采至1040m 中段时,矿坑所承受栖霞-茅口组(P<sub>1</sub>q+P<sub>1</sub>m)溶洞裂隙水的静水压力为2.73 Mpa,其安全隔水层厚度至少为21.26m,然而梁山组
(P<sub>1</sub>l)岩层厚16<sup>2</sup>3m,此时无法承受栖霞-茅口组
(P<sub>1</sub>q+P<sub>1</sub>m)静水压力;(3)“复合式”隔水岩体厚度为64<sup>9</sup>8m,能够承受栖霞-茅口组(P<sub>1</sub>q+P<sub>1</sub>m)静水压力,此外,“复合式”隔水底板的透水性能显著降低,表明栖霞-茅口组
(P<sub>1q</sub>+P<sub>1m</sub>)的突水威胁不会对林歹铝土矿区延伸盲斜井开采产生影响。
再次,针对铝土矿深部开采的潜在突水水源--迎燕水库渗漏水,在收集整理57个同类水库渗漏实例的基础上,构建BP神经网络模型,筛选获得10个主要的渗漏因素进行神经元分级赋值,训练和检验校正,应用校正后的模型预测迎燕水库渗漏对矿床深部开采的影响。
得出如下结论:(1)构建的BP网络模型,以河谷形态、渗漏通道特征、河床水文特征、断裂发育特征、防渗处理特征、基岩渗透特征、渗漏水头、地下分水岭水位、基岩岩溶发育程度和岩性特征共10个渗漏因素作为有效神经元,预测结果与实测结果一致,相关系数达到0.99,表明该模型可以很好的用于预测水库渗漏情况;(2)利用上述模型预测迎燕水库渗漏量为0.013m<sup>3</sup>/s,显示库区仅有坝体微弱渗漏,表明水库渗漏潜在突水威胁不会对林歹铝土矿延伸现有盲斜井开采产生影响。
最后,针对铝土矿深部开采的潜在突水水源--岩溶易塌陷区新通道灌入矿坑的地表水,综合利用AHP和GIS技术对岩溶易塌陷区进行分区,预测“复合式”隔水底板保持完整和遭受破坏两种水动力条件下,易塌陷区新通道灌入矿坑的地表水对矿床深部开采的影响。
得到如下结论:(1)矿山延伸开采至1040m中段时,“复合式”隔水底板保持完整的情况下,塌陷易发区面积占覆盖层面积的53.2%;一旦遭遇破坏,比例增加至62.8%;(2)隔水底板遭受破坏的条件下,塌陷易发区将触及附近萨拉河长达380m,并扩展至矿区办公楼、宿舍、空压机房等建筑,形成严重的河水倒灌、地面汇流灌入问题,严重破坏建筑物结构、危害矿山生产和人员安全。
因此,保护隔水底板的完整性是林歹铝土矿深部开采及防治水的关键。
针对上述研究成果,本文提出林歹铝土矿区深部开采的两套开拓系统方案:
延伸现有竖井(I)和延伸现有盲斜井(II)。
从基建掘进工程量、水文地质因素、防治水方法与技术措施、注浆工程量与施工难度、以及井下防治水安全风险等多个因素进行对比分析,认为:林歹铝土矿区1190m中段以下矿产资源可以继续开采,建议以方案II“原竖井+盲斜井”开拓方案作为矿区1190m中段延伸开采至1140m中段的优选方案,可挽回本打算放弃的167.76×10<sup>4</sup>t深部铝矿资源。
本研究具有显著的社会意义和经济效益,对国内外同类型的矿山深部开采和防治水研究具有理论与示范意义。